Exploring genetic variation in insecticide resistance loci in Anopheles gambiae s.l. populations from Ghana

Énoncé du problème
Le paludisme demeure un fardeau critique pour la santé publique en Afrique subsaharienne, le Ghana contribuant de manière significative au nombre mondial de cas. La lutte antivectorielle repose largement sur les moustiquaires imprégnées d'insecticide (MII) et la pulvérisation intra-domiciliaire (PID), mais leur efficacité est de plus en plus compromise par une résistance généralisée aux insecticides chez les populations d'Anopheles gambiae sens lato (s.l.). Bien que des mécanismes de résistance tels que les mutations des sites cibles (dans vgsc, rdl, ace1) et la résistance métabolique (dans gste2) soient connus, il existe des lacunes géographiques importantes au Ghana concernant la phylogénie, la diversité génétique et la distribution spécifique des allèles de résistance à travers les différentes zones écologiques. De plus, l'identification morphologique des espèces d'An. gambiae s.l. est souvent inadéquate, nécessitant des outils moléculaires pour une surveillance précise.

Méthodologie
L'étude a employé une approche de séquençage d'amplicons multiplex à haut débit et à faible coût utilisant la technologie Oxford Nanopore Technologies (ONT).

• Échantillonnage : 330 moustiques An. gambiae s.l. ont été collectés dans 18 sites à travers les trois principales zones écologiques du Ghana : la savane côtière, la forêt et la savane guinéenne. Un sous-ensemble de ces moustiques avait été préalablement phénotypé pour la sensibilité aux pyréthrinoïdes et aux organophosphorés à l'aide de tests de tubulure de l'OMS.
• Stratégie de séquençage : L'ADN a été extrait de moustiques individuels. Des essais de PCR multiplex ont été conçus pour amplifier sept régions génomiques : quatre domaines du canal sodique voltage-dépendant (vgsc), des séquences partielles de ace1, rdl et gste2, ainsi que des marqueurs d'identification des espèces (ITS1, ITS2, SINE200, cox1, nd4, 28S, IGS).
• Codage et séquençage : Des codes-barres uniques de 8 pb ont été attachés aux amorces pour permettre le regroupement des échantillons. Les bibliothèques ont été préparées avec le kit Native Barcoding 24 V14 et séquencées sur un dispositif MinION Mk1B avec des cellules de flux r10.4.1.
• Bioinformatique : Les lectures ont été soumises à l'appel de bases (basecalling), démultiplexées et alignées sur le génome de référence d'An. gambiae (AgamP4). Les variants ont été appelés via FreeBayes et GATK HaplotypeCaller, puis filtrés pour la qualité et annotés. Les espèces ont été assignées sur la base de la présence/absence de l'insertion SINE200. Les analyses phylogénétiques et de diversité ont été conduites sur l'ITS2 et les séquences mitochondriales.

Contributions clés et résultats

• Distribution des espèces : L'identification moléculaire a révélé An. coluzzii comme l'espèce prédominante dans les zones côtière (77,6 %) et forestière (86,5 %), tandis qu'An. gambiae s.s. était la plus prévalente dans la zone de la savane guinéenne (50,0 %). Des hybrides ont été détectés dans toutes les zones.
• Diversité génétique et flux génique : L'analyse phylogénétique de l'ITS2 et des séquences mitochondriales a montré une faible diversité nucléotidique et aucun regroupement distinct par géographie ou par espèce, indiquant un flux génique élevé à travers les populations d'An. gambiae s.l. au Ghana.
• Détection des allèles de résistance : L'étude a identifié 20 SNP à travers les locus cibles, incluant 31 mutations non synonymes.
  • Mutations connues : 13 mutations de résistance précédemment associées ont été détectées : 7 dans vgsc (incluant les fréquences élevées de L995F à 75 % et L995S à 6 %), 2 dans rdl (A296G à 51 %), 1 dans ace1 (G280S à 22 %) et 3 dans gste2 (I114T, F120L, L119V).
  • Variants nouveaux et émergents : 17 nouveaux SNP ont été identifiés. Notamment, la mutation gste2 T154S a été détectée à une fréquence de 24 %, un variant récemment observé en Guinée-Bissau. D'autres variants nouveaux incluaient vgsc A1553T et L1680F.
  • Déséquilibre de liaison : Un fort lien a été observé entre les mutations vgsc V402L et I1527T (r² = 0,90), suggérant qu'elles surviennent fréquemment sur le même haplotype.
• Variations spécifiques aux espèces : Des différences significatives dans les fréquences d'allèles ont été observées entre les espèces. Par exemple, vgsc L995F était plus élevé dans An. gambiae s.s. (90 %) que dans An. coluzzii (72 %), tandis que vgsc V402L et I1527T étaient significativement plus élevés dans An. coluzzii.
• Association Phénotype-Génotype : Bien que la plupart des SNP ne présentent pas d'association significative avec les phénotypes de résistance dans le sous-ensemble limité phénotypé, les génotypes hétérozygotes de vgsc L995S et I1527T étaient significativement associés à la résistance à la deltaméthrine et à la perméthrine, respectivement.

Signification
Cet article démontre que le séquençage d'amplicons multiplex à haut débit utilisant la technologie Nanopore est une méthode évolutive et rentable pour la surveillance génomique des vecteurs du paludisme. Il caractérise avec succès le paysage génétique de la résistance aux insecticides au Ghana, révélant un mélange complexe de variants connus et nouveaux, et soulignant la nature dynamique de l'évolution de la résistance. Les résultats soulignent la nécessité d'une surveillance génomique continue pour éclairer une gestion de la résistance aux insecticides ciblée et des stratégies de lutte antivectorielle adaptatives, particulièrement compte tenu des preuves d'un flux génique élevé qui pourrait faciliter la propagation rapide des allèles de résistance à travers les zones écologiques.